研製背景
039型常規動力潛艇，為我國自行設計建造的第二代常規動力潛艇，由中國艦船研究設計中心研製，武昌造船廠建造。總設計師為我國著名常規動力潛艇設計師李連有，李老也為我國第一代自主設計的常規動力潛艇035型的技術負責人。039型潛艇項目研製時間始於二十世紀80年代中後期，當時我國常規動力潛艇主要為國產化後的6633型（簡稱033型）與在033型基礎上發展而來，自主設計建造的第一代常規動力潛艇035型。這兩型潛艇技術根源都來自前蘇聯633型R級，設計年代早設計思想陳舊，主要性能與80年代西方同期服役的常規動力潛艇差距較大。為了滿足海軍新時期下的作戰要求，並縮小同西方已開發國家先進常規潛艇的技術差距，我國正式決定研製新一代常規動力潛艇，並於上世界80年代中後期，正式開始039項目的研製計畫。
039型常規動力潛艇039型潛艇研製初期，我國與西方關係較為密切，研究人員有較多機會去法、英、德等西方已開發國家的軍工企業參觀交流。因此設計人員開始接觸和學習西方先進設計觀念，039項目自然也受到了西方設計理念的影響。按李連有總師的話來說：正處於向西方看的時代。所以第二代艇充分吸收已開發國家設計常規潛艇的新概念、新技術，採用了新的科學管理思想和方法。用系統工程理論對艇進行最佳化設計，要求做到全艇有機協調，綜合性能兼優，把艇總體和10個系統作為全武器系統進行設計。這在中國潛艇設計上是第一次，在設計上獲得了成功，把我國的潛艇設計和製造，以及設備配套能力推向了一個新的高度。
線型特點與總體布局
正是“向西方看”的設計觀念，讓039的線型選用了同時期西方已開發國家常規潛艇普遍採用的過渡型艇型，與當時西方主流常規潛艇如德國的209、法國的阿哥斯塔、義大利的薩烏羅等線型相同。首部型式也採用了和209型、阿哥斯塔相同的過渡型首（俗稱鯨首），艏柱直立艏部線型較豐滿，滿足了首部上下布置較大體積的聲吶設備要求。艏舵為我國在核動力潛艇上已率先使用的圍殼舵，尾部採用水滴線型的軸對稱迴轉體錐尾，單軸單螺鏇槳推進形式，尾舵為十字型尾操縱面（十字舵）。這樣的線型方案，讓039型潛艇在水面航渡與通氣管狀態航行時，能夠降低興波阻力，獲得與033.035等常規線形潛艇相同的水面航行性能。在水下航行時則比033.035型採用的常規線型具備更低的航行阻力，有效提高了水下航速。039尾部採用錐尾單軸單槳十字舵布置方案，改善了033.035等老型號潛艇採用的多軸多槳水面艦船型尾水下阻力值大、噪聲水平高、推進效率差的弊病。039型還採用了西方先進潛艇使用的大側斜7葉螺鏇槳，大大降低了潛艇水下螺鏇槳空化噪音，提高了潛艇靜音航速。（螺鏇槳噪音為潛艇三大噪音之一）
動力系統
因為研製初期與我國與西方關係較為密切，獲得了引進德國MTU公司生產的396SE84型先進柴油發電機與配套技術的機會，通過相關科研院所與建造單位的努力，在陝西柴油機廠實現了國產化。這也讓039型潛艇獲得了世界最先進的潛艇動力系統，這在我國國防裝備上是不多見的。在動力形式上039型潛艇也獲得了突破，一改早期潛艇採用的直接傳動方式，而用電力傳動形式取代。這讓039型潛艇可以配備396SE84這樣的高速高比能柴油機，改變了我國早期潛艇使用中低速柴油機帶來的低頻噪聲重的問題，大大改善了我國常規潛艇動力噪聲水平。電力傳動形式的採用，也讓我國常規潛艇傳動方式與世界先進常規潛艇傳動方式接軌，獲得了與西方先進常規潛艇同樣的動力性能與噪聲水平，這在我國常規潛艇發展上是個歷史性的突破。
性能改進
經過努力039首艇320號於1994左右下水，作為完全自主研發的新一代常規動力潛艇，039型首艇在海試與部隊試裝備過程中不可避免出現了較多問題。為了完善設計方案提高新艇各項性能，同時也為了讓部隊適應自動化、信息化程度較高的新型常規潛艇，掌握新裝備的操作經驗。首艇320號在下水後承擔了繁重的試驗任務。由於面臨的問題較多，039型艇一直沒有定型批量生產，在1994年後較長一段時間內，039型艇都沒有後續艇出現。期間320號艇獨特的階梯狀指揮台圍殼，引起了各方強烈的興趣，一些外媒曾推測為新型聲吶導流罩。部分國外技術刊物則認為320艇的階梯狀圍殼，線上型設計上不夠完善，水動力性能上會帶來較大弊端。由此引發國內軍事愛好者對於320艇圍殼線型的激烈爭論。不過隨著2000年左右中央七台公開了039型後續艇321號的航行畫面後，關於320號艇階梯狀圍殼的爭論終於結束。在039型後續艇上，320號階梯狀的圍殼形式被改變，圍殼被整個上包，整個圍殼已形成了一個整體，並且在後續艇上沿用了這一線型改進方案，摒棄了首艇獨特的階梯狀圍殼形式。
320艇採用階梯狀圍殼，有可能是為了改善潛望深度，加長了潛望鏡與部分觀通設備的長度，導致這部分觀通設備超高於圍殼高度，無法完全收回到圍殼內。為了避免林立在圍殼外的觀通設備加大潛艇水下航行時的阻力，也為了不讓潛望鏡等觀通設備在水流衝擊下振動損壞並無法工作，320艇圍殼後部用一個突起的觀通設備導流罩形式，將這部分無法完全收回到圍殼內的觀通設備包覆起來，形成了320艇獨特的階梯狀圍殼形式。這樣的設計方案讓人們想起了033、035型艇圍殼中部突起的潛望鏡與通氣管整流罩，兩者的設計初衷或者相同，考慮到新老型潛艇技術負責人都為李老，對於出現這樣高相似性的觀通整流罩也就比較好理解了。
不過階梯狀的圍殼容易引起圍殼頂部層流分離加劇，導致較為嚴重的瑞流產生，而觀通設備導流罩與圍殼垂直相交面隨航速的提高，也容易產生渦流。兩者結合會大大惡化流經圍殼流場的均勻性，並向後發展進一步影響後艇體段的流體性能，惡化螺鏇槳盤面入流品質，產生較大的流體噪聲並影響潛艇的推進效率。因此039後續艇自321號起，圍殼形狀發生了改變，將圍殼前部上包，與圍殼後部導流罩形成一個整體，以改善320艇可能存在的因圍殼線型導致的水動力性能不佳的情況，並將線型改進方案一直沿用到所有後續艇上。
隨著2000年321號在央視正式公布後，039型後續艇的建造逐漸加快，批量建造的039後續艇大量的出現在人們眼前，說明039型常規動力潛艇在2000年前後，已經通過設計定型，進入到批量建造階段。定型後的039型艇不僅在圍殼線型上有了變化，在艇體諸多細節上也有了改進。首艇320號原本在圍殼前緣下部，具備設閘室功能的逃生艙出入口被移動到了艇體前面。在後續艇上，取而代之的是一個較簡單的圓滑過渡形式（可以稱之為附體填角形式）。這種圓滑過渡的圍殼前緣填角形式，也為當今現代潛艇廣泛採用。這可以改善流經圍殼的流場均勻性，改善艇體後段流場的平穩性，對於降低水動力噪音顯然有益。同時在後續艇中，不同批次建造的039型艇還在圍殼後緣線條上，首部流水孔形式上有著諸多的差別。這表明039系列潛艇在建造裝備過程中，一直在完善艇體線型與流水孔的布置形式。由此可以體會到我國潛艇設計人員，在自主設計新型常規潛艇過程中碰到諸多困難。而首艇與定型後批量建造的後續艇，線上型上的較大差異，更表現出首艇在技術方案上的欠成熟度。並且直接造成了定型後的039型艇圍殼高度增加，圍殼面積加大。而過於高大的圍殼對於潛艇水下迴轉性能不利，這對039型潛艇的水下機動性能會產生負面影響。
不過隨著039型艇設計方案定型，039系列常規動力潛艇最終達到了項目設計要求，而039型潛艇憑藉其設計時的高起點，突破了我國常規潛艇線上型上固守常規線形的局面，採用了同時期國際主流的過渡線型，提高了我國常規型艇的水下航行速度。
聲納與信息化系統
039型潛艇在設計初期就注重的自動化、信息化要求，也讓039型艇獲得了老型號033.035等潛艇難以企及的操縱性能與作戰水平。一批配套的新型綜合聲吶、噪聲測距聲吶、偵察聲吶、雷達、光電潛望鏡，電子對抗，先進通信系統的研製裝備，也大大提高了039型艇的觀察搜尋與情報通聯能力。039型艇的自動化水平較高。艙內眾多的顯示設備表明039型艇一改我國早期常規型艇分散顯示、分散控制的落後指揮控制模式，改為集中顯示集中控制形式，大大提高了對目標的偵測、識別、跟蹤、攻擊等能力。
降噪措施
039型潛艇在設計中還注重降低整艇噪聲水平，在動力機組上使用了減震浮閥技術（李老在接受雜誌訪談中口述），大大降低了動力噪聲水平。在尾部推進系統上大膽變革，摒棄落後的常規型潛艇多軸多槳的布局方式，採用水滴型潛艇的迴轉體錐尾，與單軸單槳十字舵形式，也讓039型艇具有了更好的推進效率，配合7葉大側斜螺鏇槳的使用，讓039型艇提高了靜音航行速度，降低了螺鏇槳空化噪音。而在艇體表面敷設的消聲瓦，對於降低艇內噪音向外傳遞，削弱對方主動聲吶聲波反射強度，起到了重要的作用。這對於提高我國潛艇聲隱蔽性是個開創性的進步。由於這些先進的降噪技術的採用，人們有理由相信039型潛艇的噪聲水平大大優於我國早期各型常規動力潛艇，相比也應該好於同時代的209型、阿哥斯塔型、春潮級等常規動力潛艇的噪音水準，而應與同樣採用了減震浮閥與消聲瓦技術的877EKM與改進型636型相接近。這是中國潛艇在降噪水平上的跨越性進步，很大程度上提高了中國常規動力潛艇的作戰隱蔽性。
